DM3068數(shù)字萬(wàn)用表在弱信號(hào)測(cè)量中的應(yīng)用

　　查找電路板中的短路

　　手工焊接過(guò)的電路板常常會(huì)有焊屑導(dǎo)致的短路，而且焊屑一般藏在元件底部，不易查找。一旦電路板上的電源跟地短路，接在該電源和地之間的所有元件都成了可疑對(duì)象。逐個(gè)排查可以解決問(wèn)題，但是非常費(fèi)勁。

　　如果被短路的電源上只有一處短路，那么遠(yuǎn)離短路點(diǎn)的位置由于串聯(lián)了PCB電阻因而對(duì)地電阻較大，因此只要找到對(duì)地電阻最小的位置就能定位短路。

　　如圖7所示，Rp1～Rp(n)是+5V電源線的PCB電阻，阻值均為1mΩ;Rn1～Rn(m)是GND地線的PCB電阻，阻值均為1mΩ;C1～C5是+5V電源的退耦電容。假設(shè)在電容C2下方隱藏有短路，那么在C2處測(cè)得的電阻為0mΩ;在C1處測(cè)得的電阻C2處測(cè)得電阻加上Rp1和Rn1，共為2mΩ;同樣的道理，C3～C5處測(cè)得的電阻依次是2mΩ、4mΩ和6mΩ。C2處測(cè)得的電阻最小，因而可以斷定C2下方有短路。

　　圖7 有短路的等效電路

　　電阻測(cè)量分辨率越高，短路定位的精度也越高。PCB電阻一般為毫歐級(jí)別，大部分手持萬(wàn)用表電阻測(cè)量分辨率大于10mΩ，不能有效確定分辨短路位置。DM3068的電阻測(cè)量分辨率為0.1mΩ，可以精確地定位短路(對(duì)于1OZ厚，5mm寬線銅，可以分辨到1mm)，使得上述短路定位的方法實(shí)用化。

　　在線測(cè)量電流

　　在電路板上單獨(dú)測(cè)量一塊QFN或BGA封裝的芯片的工作電流是很不容易的。在高密度多層PCB上很難找到切斷電源線并插入電流表的地方;有些數(shù)字芯片要求極低的電源內(nèi)阻，完全無(wú)法容忍插入測(cè)試電纜。這時(shí)，如果電路板上留有一些突破口，則可以利用DM3068低電阻測(cè)量和弱電壓測(cè)量功能來(lái)實(shí)現(xiàn)非侵入的在線測(cè)量電流。

　　如圖8所示，需要測(cè)量芯片U1的VCC電流Ivcc，其電流方向是從A點(diǎn)到B點(diǎn)?？梢韵葦嚅_電路的電源，然后使用DM3068的電阻測(cè)量功能測(cè)量AB兩點(diǎn)間的PCB導(dǎo)線電阻，接著接通電源并測(cè)量AB兩點(diǎn)之間的電壓，最后用測(cè)得的電壓除以測(cè)得的電阻即可得到電流的大小。例如，PCB導(dǎo)線電阻為4.8mΩ(1oz厚，20mm長(zhǎng)，2mm寬的導(dǎo)線)，測(cè)得電壓為48μV，則電流大小為10mA。

　　圖8 在線測(cè)量電流示意圖

　　在線測(cè)量電阻

　　嚴(yán)格地說(shuō)，在線測(cè)量電阻是不被推薦的，但是電路板調(diào)試時(shí)頻繁地拆裝電阻確實(shí)是一件很繁瑣的事情。電路調(diào)試時(shí)通過(guò)分析電路，可以找到能夠在線測(cè)量電阻的條件。在線測(cè)量電阻只是證明電阻阻值跟預(yù)期值相同，因此也就不必為測(cè)不準(zhǔn)而擔(dān)心了。

　　以圖9所示電路為例，電阻R串聯(lián)在邏輯IC1的輸出和邏輯IC2的輸入之間。電阻R的正確值是33Ω，現(xiàn)懷疑R阻值異常，需要對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。觀察邏輯IC1和邏輯IC2的內(nèi)部等效電路可以發(fā)現(xiàn)，邏輯IC2只通過(guò)鉗位二極管將電阻R連接到電源線上。也就是說(shuō)，只要電阻R兩端的電壓不超過(guò)IC2內(nèi)部的鉗位二極管的正向?qū)妷?一般為0.5V)，流過(guò)IC2的輸入管腳的電流就可以忽略，也就不會(huì)對(duì)電阻R的測(cè)量產(chǎn)生影響。

　　圖9 在線測(cè)量電阻的一種特例

　　測(cè)試前先切斷電路板的電源，并確保電源回路徹底放電。DM3068使用加恒定電流測(cè)電壓的方法測(cè)量電阻。查看萬(wàn)用表的手冊(cè)可以知道各個(gè)電阻量程使用的電流源的大小，例如，該表的2kΩ擋位使用1mA電流源，如果被測(cè)電阻R阻值正常，其兩端壓降為33mV，不會(huì)使IC2鉗位二極管導(dǎo)通，因此能夠正確地在線測(cè)量。

　　大部分半導(dǎo)體器件都存在類似的二極管隔離結(jié)構(gòu)，因此可以根據(jù)實(shí)際電路的情況擴(kuò)展該方法的使用范圍。

　　簡(jiǎn)單而言，應(yīng)該選擇比被測(cè)電阻阻值大5倍以上的量程來(lái)在線測(cè)量電阻，電路中有反向擊穿電壓小于5V的器件時(shí)不能使用該方法。

　　結(jié)語(yǔ)

　　雖然模擬電路的調(diào)試和驗(yàn)證的挑戰(zhàn)不斷增長(zhǎng)，但是新一代的測(cè)試測(cè)量工具在性能和功能方面也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。充分發(fā)揮工具的優(yōu)異性能可以大大提高故障診斷的效率。DM3068在微弱電流、微弱電壓和小電阻測(cè)量方面性能有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，并提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)繪圖、實(shí)時(shí)直方圖、內(nèi)部觸發(fā)等高級(jí)分析功能，能夠幫助超低功耗和精密模擬電路驗(yàn)證和故障診斷。